什么是白度？白度（Whiteness）表示物質表面的白色程度，用白色含量的百分率來表示，是紙張、印刷等行業常用的一個檢測產品質量的重要指標。對白度進行量化，是管控產品質量的重要手段。本文對白度的測量方法及常用計算式作了介紹，對此感興趣的朋友可以了解一下！

什么是白度？

在五彩斑斕的顏色世界里，白色和近白色是人們接觸最多也是最喜歡的顏色。“白”擁有光反射比高、色飽和度低的顏色屬性。基于視覺感知而判斷反射物體所能“顯白的程度”，學術上稱為白度。白度（Whiteness）表示物質表面的白色程度，用白色含量的百分率來表示。通常把氧化鎂的白度定為100%，即其反射率為100%，反射率越高，白度越高。白度的單位為“%”。白色與其他顏色一樣是一種三維空間的量，位于色空間中相當狹窄的范圍內。正常色覺的觀察者可根據一定范圍內光反射比、色飽和度和主波長不同，將一系列白色按其白度高低排成一維序列，進行定量評價。20世紀60年代以來，因不同的生產領域對白度的評價有不同的見解，所以先后提出的白度公式達上百種，令人遺憾的是到目前為止仍然沒有一個通用的白度公式。但是在保證可靠性和準確性前提下，不同的公式依然可以得到相對統一的白度標準。

一般情況下，當物體表面對可見光譜內所有波長反射比都在80%以上時，可認為該物體表面為白色。從反射率曲線上可看出，白色物質在可見光譜區間內幾乎呈一條光滑曲線沒有峰谷。理想標準白板應對一切波長輻射完全漫反射無吸收，即其反射比對任何波長的輻射都等于1的純白物質，但是這種全漫反射物質在現實情況中幾乎不存在，故現在所用的標準白板都是以反射比非常接近1的化學物質（如高純度硫酸鋇、氯化鎂）作為替代，以此對被測物質作目視的相對比較。實際上白度可以看作是距離理想白色的程度。

白度的測量方法：

過去是用目視法判斷哪個物體更白、物體是不是達到工農業生產中對白度的要求，這種方法具有很大的誤差；現在是利用光電檢測的方法測量物體的白度，這樣白度變成了一個可準確測量的值，并且利用這種方法可減小測量誤差、提高測量速度，滿足了工農業生產的需要。白度測量方法大致可分為以下三種：

1.單光譜反射率測量法

通過對單光譜的反射率測量來判斷物體的白度，這種方法一般是利用主波長為457nm±0.5nm，半峰寬度為44nm的藍光來測定樣品的反射比，用測得的反射比來表示樣品的白度。這種方法由于是用一個波長的濾光片進行測量的，往往會帶來較大的誤差（這是由于一個波長的濾光片覆蓋的波長區太窄所致）。

2.光電積分式測色法

光電積分式測色法是模擬人眼的三刺激值特性，采用光電積分效應，直接測量顏色的三刺激值。此方法使用濾光片，對所用的光電探測器的光譜響應進行濾色修正，使它與CIE 標準觀察者一致。這種測色系統一般都由光源、探測器、數據處理和輸出單元等組成。光源多為穩定性光源，多數使用鹵鎢燈。探測器為三個或四個經過濾色修正的硅光電二極管或光電管。這種測色系統與下面所述的分光式測色系統相比較而言價格低廉，并且適用性廣泛，與后者相比更適應工農業生產的需要。

3.分光式測色法

這種方法也是一種基于三刺激值的測量方法，不過這種方法不是不是直接測量顏色的三刺激值，而是測量物體的光譜反射或透射特性，即測量物體的光譜輻度因數或光譜透射比，通過積分計算求得顏色的三刺激值。這種測量方法一般以（5～20）nm的等距波長間隔，在（380～780）nm的波段內測得各波長的光譜反射率。光譜信號采集是單通道（波長）按順序逐個掃描取得。這決定了它的測量速度較慢。這種測量系統主要由光源、單色器、光電探測器、數據處理和輸出裝置等組成。光源一般采用穩定性光源（如鹵鎢燈、氙燈等）；單色器是整個儀器的核心，分為棱鏡分光式、光柵分光式和濾光片分光式等；探測器為光電倍增管、光電管。由于系統的掃描機構和光路復雜，使得整個系統的體積較大，成本也較高，使得它的使用受到很大的局限。

總體來說白度測量方法大致可分為兩類：一是通過對單光譜的反射率測量來判斷物體的白度，這種方法是用測得的反射比來表示樣品的白度，優點是測定方法簡單，儀器便宜；但這種方法由于是用一個波長的濾光片進行測量的，往往會帶來較大的誤差（這是由于一個波長的濾光片覆蓋的波長區太窄所致）。第二類是基于三刺激值的測量方法，這種方法主要是先測得被測物體的三刺激值，然后利用與三刺激值相關的白度公式計算出白度值。

常用的白度計算公式介紹：

計算白度的色差公式有很多，目前常用的主要有兩種，一種是與色差概念有關的白度公式，以亨特（Hunter）白度公式為代表；另一種是CIE白度公式，以甘茨（Ganz）白度公式為代表。下面主要對CIE白度公式進行介紹。

由于大多數的白度公式基本上都沒有考慮對偏色的表示，所以不論偏紅或偏綠都稱之為白。但是，現實中理想的中性白是不存在的，色度學家甘茨（E.Ganz）在20世紀60年代中期提出了加權因子不同的中性白、偏綠白和偏紅白等三種白度計算公式。CIE色度技術委員會于1983年正式推薦了以甘茨公式為基礎，并經修改后的白度評價公式，即CIE白度公式。該公式以W=100的完全漫反射體為參照點，以D65為評價白度的標準照明體，并包括白度W和淡色調TW兩個部分。當采用CIE1931標準色度觀察者時，對應的白度公式為：

式中：Y是白色樣品的三刺激值，x、y是樣品的色品坐標，xn、yn是完全漫射體的色品坐標。如果采用CIE1964補充標準色度觀察者，則其白度公式表示為：

式中：參數的定義不變，只是取值為10°視場CIE標準色度系統。

在上面兩組白度公式中，W、W10越大，則表示白度越高；Tw、Tw10值為正時，表示帶綠色，且數值越大，表示越偏綠；Tw、Tw10值為負時，表示帶紅色，且其絕對值越大，表示越偏紅；對于完全漫射體，其W、W10均為100，Tw、Tw10都等于零。

另外，對于明顯帶有某種顏色的樣品，評價其白度是沒有意義的，故應用CIE白度公式進行評價的樣品，應符合下列限制條件，即：